кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат химических наук;
candidate of chemical sciences;
Введение. В строительном материаловедении одним из приоритетных направлений является поиск эффективных структурообразующих добавок для повышения прочности и плотности структуры цементного камня и бетона, а также придания им полезных свойств, таких как устойчивость к воздействию агрессивных сред, морозостойкость, влагостойкость. К таким материалам можно отнести цеолиты осадочного происхождения. Их структура представлена в виде сплошного каркаса, в котором имеются полости, заполненные подвижными ионами и молекулами воды, способными к ионному обмену и обратимой дегидратации. Вопросам по изучению устойчивости строительных материалов с цеолитами к воздействию агрессивных сред уделено недостаточно внимания. Целью работы является получение строительного материала на основе цементно-цеолитовой смеси, устойчивого к воздействию агрессивных сред, в частности к сульфатной коррозии. Материалы и методы. Для решения поставленной задачи использовали цементные составы, содержащие цеолитовый компонент, имеющий преобладающий размер частиц 60 мкм, в количествах 5, 10, 20, 30% и цеолитовую суспензию, приготовленную из тонкодисперсного цеолита, с преобладающим размером частиц 25 мкм. Цеолитовая суспензия с концентрацией 10 г/л была стабилизирована двумя способами: ультразвуковой обработкой и пластификатором, и ультразвуковой обработкой. Пластификатор на поликарбоксилатной основе вводился в суспензию в количестве 3 г/л. Исследование коррозионной устойчивости проводилось в суль-фатной среде. Образцы размером 4,0х4,0х16,0 см хранились в 5% растворе сульфата натрия в течение 30, 60, 90, 180 сут. Результаты исследования. Показано, что при хранении в течение 6 месяцев в агрессивной среде проч-ность бездобавочного образца снижается на 7,8%. При введении 5-10 % измельченного цеолита в комплексе со стабилизированной цеолитовой суспензией прочность на сжатие остается практически постоянной как в воде, так и в сульфатной среде. По отношению к контрольному образцу прочность модифицированных об-разцов в воде увеличилась на 11- 22%, в агрессивной среде на 22– 29%, соответственно. Установлено, что коэффициент химической стойкости во всех модифицированных образцах имеет значение выше 0,8. Это сви-детельствует о сульфатостойкости разработанных составов. При этом можно отметить, что в образце с 30% добавки измельченного цеолита и стабилизированной цеолитовой суспензии коэффициент химической стойкости имеет значение 1,54. Выводы. В данной статье была рассмотрена возможность использования тонкомолотого цеолитового туфа взамен части портландцемента с последующим затворением стабилизированной суспензией и изучение сульфатостойкости разработанного состава. Показано, что разработанные составы относятся к сульфатостойким. В связи, с чем проведенные исследования позволяют рассматривать полученные цементные со-ставы с комплексным цеолитовым модификатором в строительстве гидротехнических сооружений.
Introduction. In the field of construction materials science, one of the priority research directions is the search for effective structure-forming additives to enhance the strength and density of hardened cement paste and concrete. Sedimentary zeolites represent a promising class of such materials. Their structure consists of a continuous framework containing cavities filled with mobile ions and water molecules capable of ion exchange and reversible dehydration. How-ever, insufficient attention has been paid to studying the resistance of zeolite-modified building materials to aggressive environments. The aim of this work is to develop a building material based on a cement-zeolite mixture that exhibits resistance to aggressive environments, particularly sulfate attack. Materials and methods. To achieve the stated objectives, cement compositions containing a zeolite component were developed. The zeolitic tuff was ground in a ceramic mill to a predominant particle size of 60 µm and incorporated at replacement levels of 5, 10, 20, and 30% by mass of cement. Additionally, a zeolite suspension (ZS) was prepared from fine-dispersed zeolite obtained using a jet mill (predominant particle size: 25 µm). The zeolite suspension with a concentration of 10 g/L was stabilized by two methods: ultrasonic treatment only; ultrasonic treatment combined with a polycarboxylate-based plasticizer added at 3 g/L. Corrosion resistance testing was conducted in a sulfate environment. Specimens measuring 4.0×4.0×16.0 cm were immersed in a 5% sodium sulfate solution for 30, 60, 90, and 180 days. Results. The results demonstrated that after 6 months of exposure to the aggressive environment, the compressive strength of the reference specimen (without additives) decreased by 7.8%. In contrast, when 5–10% of finely ground zeolitic tuff was incorporated in combination with the stabilized zeolite suspension, the compressive strength remained virtually constant throughout the specified curing period, both in water and in the sulfate solution. Compared to the control specimen, the strength of the modified specimens increased by 11–22% in water and by 22–29% in the aggressive environment. Furthermore, the chemical resistance coefficient for all modified specimens exceeded 0.8, confirming their sulfate resistance. Notably, the specimen containing 30% finely ground zeolite combined with the stabilized sus-pension exhibited a chemical resistance coefficient of 1.54. Conclusions. The chemical resistance coefficient for all modified specimens exceeded 0.8, confirming their sulfate resistance. Based on these results, the developed cement compositions incorporating a complex zeolite-based modifier show promising potential for application in the construction of hydraulic structures exposed to aggressive environ-ments.